به عنوان تامین کننده ترانسفورماتورهای ولتاژ فوق العاده بالا (EHV)، من از نزدیک شاهد نقش مهم این غول های الکتریکی در سیستم های قدرت بوده ام. با این حال، مانند هر تجهیزات پیچیده الکتریکی، ترانسفورماتورهای EHV بدون چالش نیستند و یکی از مهم ترین مسائلی که اغلب با آن مواجه می شویم، تخلیه کرونا است.
درک ترشحات کرونا
تخلیه کرونا نوعی تخلیه الکتریکی است که زمانی اتفاق می‌افتد که شدت میدان الکتریکی در اطراف یک رسانا از قدرت شکست محیط اطراف، معمولاً هوا، بیشتر شود. در ترانسفورماتورهای EHV این پدیده می تواند به دلیل عوامل متعددی اتفاق بیفتد. اولاً، سطوح ولتاژ بالا درگیر در سیستم های EHV میدان های الکتریکی قوی ایجاد می کند. هنگامی که شدت میدان الکتریکی در سطح یک رسانا، مانند سیم پیچ ولتاژ بالا یا بوش، به یک مقدار بحرانی می رسد، مولکول های هوا در اطراف آن یونیزه می شوند.
فرآیند یونیزاسیون با جدا شدن الکترون ها از مولکول های هوا آغاز می شود و یک ناحیه پلاسما در نزدیکی هادی ایجاد می کند. این ناحیه پلاسما می تواند الکتریسیته را تا حد معینی هدایت کند و نور مرئی ساطع می کند که اغلب به صورت درخششی ضعیف در اطراف هادی ظاهر می شود. تخلیه تاج را می توان به انواع مختلفی از جمله تاج مثبت و منفی طبقه بندی کرد که بستگی به قطبیت ولتاژ روی هادی دارد.
علل تخلیه کرونا در ترانسفورماتورهای EHV
- سطوح ولتاژ بالا
- ترانسفورماتورهای EHV در ولتاژهای بسیار بالا، اغلب در محدوده صدها کیلوولت یا حتی بالاتر، کار می کنند. این سطوح ولتاژ بالا به راحتی می توانند میدان های الکتریکی قوی ایجاد کنند که از قدرت شکست هوا فراتر می رود. به عنوان مثال، در یکترانسفورماتور برق در نیروگاهسیم‌پیچ‌های پرتنش برای تحمل مقادیر زیادی انرژی الکتریکی در ولتاژ بالا طراحی شده‌اند. اگر طراحی عایق بهینه نشود، میدان الکتریکی اطراف سیم‌پیچ‌ها می‌تواند متمرکز شود و منجر به تخلیه کرونا شود.
- لبه های تیز و برآمدگی
- هر گونه لبه تیز یا برآمدگی روی هادی ها یا سایر اجزای ترانسفورماتور می تواند باعث افزایش موضعی در قدرت میدان الکتریکی شود. در فرآیند ساخت، اگر هادی ها به درستی صاف نشده باشند یا بر روی قطعات فلزی سوراخ هایی وجود داشته باشد، میدان الکتریکی در این نقاط متمرکز می شود. این افزایش موضعی در میدان الکتریکی می‌تواند باعث تخلیه کرونا شود حتی در سطوح ولتاژ کلی نسبتاً پایین‌تر.
- آلاینده ها و رطوبت
- آلاینده های سطح عایق یا هادی ترانسفورماتور نیز می توانند در تخلیه کرونا نقش داشته باشند. گرد و غبار، خاک و سایر ذرات می توانند خواص الکتریکی هوای اطراف را تغییر دهند و مناطقی با شدت میدان الکتریکی بالاتر ایجاد کنند. رطوبت به ویژه مشکل ساز است، زیرا می تواند قدرت تجزیه هوا را کاهش دهد. هنگامی که هوای اطراف ترانسفورماتور مرطوب است، احتمال تخلیه کرونا به طور قابل توجهی افزایش می یابد.
اثرات ترشحات کرونا
- اتلاف نیرو
- تخلیه کرونا یک فرآیند ناکارآمد است که انرژی الکتریکی را مصرف می کند. انرژی تلف شده به شکل گرما، نور و صدا در هنگام تخلیه کرونا نشان دهنده اتلاف توان از ترانسفورماتور است. این افت توان نه تنها بازده کلی ترانسفورماتور را کاهش می دهد بلکه هزینه های عملیاتی را نیز افزایش می دهد. در سیستم های قدرت در مقیاس بزرگ، حتی مقدار کمی از دست دادن توان در هر ترانسفورماتور می تواند در طول زمان به رقم قابل توجهی اضافه شود.
- تخریب عایق
- هوای یونیزه شده در ناحیه تخلیه کرونا حاوی گونه‌های فعالی مانند رادیکال‌های آزاد و ازن است. این گونه های واکنش پذیر می توانند با مواد عایق ترانسفورماتور واکنش داده و باعث تخریب شیمیایی شوند. با گذشت زمان، خواص مکانیکی و الکتریکی عایق می تواند بدتر شود و اثربخشی آن در جلوگیری از خرابی الکتریکی کاهش یابد. این می تواند منجر به خرابی های جدی عایق شود و به طور بالقوه باعث خرابی ترانسفورماتور شود.
- تداخل الکترومغناطیسی (EMI)
- تخلیه کرونا امواج الکترومغناطیسی را در محدوده فرکانس وسیعی تولید می کند. این امواج الکترومغناطیسی می توانند با سیستم های ارتباطی و دستگاه های الکترونیکی مجاور تداخل ایجاد کنند. در یک پست برق، EMI ناشی از تخلیه کرونا می‌تواند عملکرد عادی تجهیزات کنترل و نظارت را مختل کند و منجر به قرائت‌های نادرست و موقعیت‌های بالقوه خطرناک شود.
تشخیص و پیشگیری از ترشحات کرونا
- روش های تشخیص
- روش های مختلفی برای تشخیص تخلیه کرونا در ترانسفورماتورهای EHV وجود دارد. یکی از رایج ترین روش ها، بازرسی چشمی است. از آنجایی که تخلیه کرونا اغلب باعث درخشش قابل مشاهده می شود، تکنسین های آموزش دیده می توانند از دوربین های تخصصی یا دوربین های دوچشمی برای بررسی وجود درخشش در طول شب یا در شرایط کم نور استفاده کنند. آشکارسازهای اولتراسونیک همچنین می توانند برای تشخیص امواج صوتی با فرکانس بالا تولید شده توسط تخلیه کرونا استفاده شوند. روش دیگر استفاده از دستگاه های اندازه گیری الکتریکی برای تشخیص تغییرات جریان و ولتاژ مرتبط با تخلیه کرونا است.
- تکنیک های پیشگیری
- بهینه سازی طراحی در جلوگیری از تخلیه کرونا بسیار مهم است. ترانسفورماتورها باید با هادی های صاف و لبه های گرد طراحی شوند تا غلظت میدان های الکتریکی کاهش یابد. مواد عایق باید با دقت انتخاب شده و به درستی نصب شوند تا اطمینان حاصل شود که می توانند در برابر محیط ولتاژ بالا مقاومت کنند. به عنوان مثال، استفاده از مواد عایق با کیفیت بالا با خواص دی الکتریک خوب می تواند قدرت شکست سیستم عایق را بهبود بخشد.
- کنترل محیطی نیز مهم است. ترانسفورماتورها را می توان در محفظه ها یا مناطق بیرونی با تهویه مناسب و اقدامات ضد گرد و غبار نصب کرد. در مناطقی با رطوبت بالا می توان از تجهیزات رطوبت زدایی برای کاهش رطوبت هوای اطراف ترانسفورماتور استفاده کرد.
نمونه هایی از ترانسفورماتورهای EHV و ملاحظات تخلیه کرونا آنها
ما طیف گسترده ای از ترانسفورماتورهای EHV را ارائه می دهیم، مانندگواهینامه UL ترانسفورماتور برق پست 35 کیلوولت با مایع پر شدهوترانسفورماتور نیروگاه برق. این ترانسفورماتورها با جدیدترین تکنولوژی طراحی شده اند تا خطر تخلیه کرونا را به حداقل برسانند.
برای ترانسفورماتور برق پست پر از مایع 35 کیلوولت، عایق مایع خواص دی الکتریک بهتری را در مقایسه با هوا ارائه می دهد. این به کاهش احتمال تخلیه کرونا حتی در سطوح ولتاژ بالاتر کمک می کند. طراحی سیم پیچ ها و بوش ها به دقت بهینه شده است تا توزیع میدان الکتریکی یکنواخت را تضمین کند.
در مورد ترانسفورماتور نیروگاه برق، که به طور معمول در نیروگاه های تولید برق در مقیاس بزرگ استفاده می شود، اجزای ولتاژ بالا در معرض تنش های الکتریکی بسیار بالایی هستند. برای جلوگیری از تخلیه کرونا، از مواد عایق پیشرفته و تکنیک های ساخت استفاده می کنیم. این ترانسفورماتور همچنین مجهز به سیستم‌های نظارتی برای تشخیص علائم اولیه تخلیه کرونا است که امکان تعمیر و نگهداری به موقع را فراهم می‌کند.
نتیجه گیری
تخلیه کرونا یک مسئله مهم در ترانسفورماتورهای EHV است که پیامدهای گسترده ای برای کارایی سیستم قدرت، قابلیت اطمینان و طول عمر تجهیزات دارد. به عنوان تامین کننده ترانسفورماتورهای EHV، ما متعهد به ارائه محصولات با کیفیت بالا هستیم که برای به حداقل رساندن خطر تخلیه کرونا طراحی شده اند. از طریق تحقیق و توسعه مستمر، ما در تلاش برای بهبود فرآیندهای طراحی و ساخت برای اطمینان از عملکرد بهینه ترانسفورماتورهای خود هستیم.
اگر به ترانسفورماتورهای EHV ما علاقه مند هستید یا در مورد تخلیه کرونا یا سایر مسائل فنی سؤالی دارید، از شما استقبال می کنیم تا برای بحث در مورد خرید با ما تماس بگیرید. تیم کارشناسان ما آماده ارائه اطلاعات فنی دقیق و راه حل های سفارشی برای رفع نیازهای خاص شما هستند.
مراجع
- گروور، AK "طراحی ماشین الکتریکی." عصر جدید بین المللی، 2007.
- Blackburn, JL "Relaying Protective: Principles and Applications." مارسل دکر، 1998.
- شرکت وستینگهاوس الکتریک "کتاب مرجع انتقال و توزیع برق." شرکت وستینگهاوس الکتریک، 1964.